【概述】

某研究團隊使用前置微小信號放大器，搭建通信系統。針對空-水跨介質靈活、穩定且可靠的通信需求，本研究基于光聲效應創建了光聲技術融合的通信傳輸機制，提出并實現了一種低密度奇偶校驗碼（LDPC）與脈沖位置調制（PPM）聯合編碼的激光致聲通信系統，充分利用光波與聲波分別在大氣與水下的低損耗傳播優勢，為海洋跨介質無縫通信提供了具有參考價值的技術解決思路。

實驗名稱：光聲技術融合協同機制的LDPC-PPM通信系統

實驗目的：旨在通過多物理場仿真明確激光能量、脈寬等參數對水下聲場的影響規律，進而在實驗平臺上驗證LDPC-16PPM聯合方案在不同碼率、碼長及時隙配置下的誤比特率與通信速率表現，為系統參數優化與實際部署提供定量依據。

測試設備：脈沖激光器、寬帶水聽器、ATA-5000系列前置放大器與濾波電路、數字示波器及搭載編譯碼算法的上位機控制終端。

實驗過程：首先通過仿真建立激光-水體傳熱-聲學耦合模型，量化了激光參數與聲壓特性的關系；隨后搭建實驗系統，發射端采用LDPC編碼結合16-PPM調制產生驅動信號控制激光脈沖，經聚焦后基于熱膨脹機制在水下激發聲波；接收端由水聽器遠距離拾取微弱的聲壓波動，首先通過低噪聲前置放大器完成阻抗匹配并將信號抬升至可處理電平，再經濾波及脈沖整形電路抑制帶外環境噪聲，繼而通過閾值機制精準完成PPM符號恢復，最后送入基于最小和算法的高效譯碼器還原原始信息序列；通過系統改變PPM脈寬，全面測試了鏈路的綜合通信性能。

圖1實驗系統框圖

實驗結果：實驗成功實現了實驗室環境下的可靠信息傳輸，在合適的解調閾值下系統誤比特率可穩定低于$?；定量分析表明，增加LDPC碼長與降低碼率能顯著提升系統糾錯增益，且通信速率隨PPM脈寬減小而提升，但在本實驗激光器最大重復頻率限制下，脈寬低于15ms后速率提升趨于飽和，證實了聯合編碼方案在低信噪比水下信道中的高可靠性與工程可行性。

圖2示波器信號時隙圖：(a)信號脈沖間隔；(b)單個信號脈寬；

圖3閾值對系統性能的影響

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

1、將水聽器輸出的疊加了寬頻帶環境噪聲的微弱激光致聲聲壓信號進行濾波、放大，大幅提升信號幅值至可識別量級以上，

2、有效隔離帶外干擾，為后端提供高信噪比的清晰時隙脈沖，是確保微弱聲學信息被準確解調的前端核心樞紐。

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。